[发明专利]机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质

说明书

本发明公开一种机械臂关节的拖动示教限速方法，包括：获取关节的实际拖动速度；当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。本发明所提出的机械臂关节的拖动示教限速方法，在对机械臂进行拖动示教时，若关节的实际拖动速度超过安全拖动速度，则关节电机将产生与拖动方向相反的阻力，以降低机械臂关节的拖动速度，防止机械臂关节的拖动速度过快，避免出现因速度过快而导致的安全风险问题。此外，本发明还公开一种机械臂关节的拖动示教限速装置、电子设备及介质。

本案为分案申请，其母案申请号为CN202110759410.4，申请日为2021-07-06，案件名称为“机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质”。

技术领域

本发明涉及机械臂领域，特别涉及一种机械臂关节的拖动示教限速方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

拖动示教又称手动示教，是由操作员直接通过手动拖动的方式完成对机械臂的示教编程工作，而后机械臂可根据外界信号触发重复执行示教轨迹的指令。

在对机械臂进行拖动示教时，需先点击示教按钮，以使得机械臂进入拖动示教模式。机械臂在进入拖动示教模式后，再由操作员拖动机械臂移动至期望的位置，而在机械臂被拖动的过程中，机械臂会实时记录并保存其运动位姿或运动轨迹，从而完成对于机械臂的拖动示教过程。

现有技术中，机械臂处于力矩环控制模式，在拖动示教模式下，机械臂关节的运动状态由电机输出力矩和外部拖动力矩所决定，在外部拖动力矩过大时，机械臂关节会因速度过快而存在安全风险。此外，机械臂关节由于被拖动而快速运动时，即使停止施加外部拖动力矩，由于机械臂关节的动力学模型会产生维持当前运动的力，因此，机械臂关节仍会以当前速度继续运动一段距离，在此过程中也会存在安全风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种机械臂关节的拖动示教限速方法，旨在解决现有机械臂关节在进行拖动示教时会存在因速度过快而导致的安全风险问题。

为实现上述目的，本发明提出一种机械臂关节的拖动示教限速方法，包括：

获取关节的实际拖动速度；

当实际拖动速度超过预设的安全拖动速度时；

通过动力学模型计算关节电机的调整力矩，调整力矩的方向与关节的当前运动方向相反；

将调整力矩转换为关节电机的运动控制指令，并发送给关节电机。

其中，机械臂关节的拖动示教限速方法还包括：

设定机械臂进行拖动示教时关节的速率阈值；

将设定的速率阈值与关节的当前运动方向进行速度合成，得到关节的安全拖动速度。

其中，当实际拖动速度小于或等于安全拖动速度时，机械臂关节的拖动示教限速方法还包括：

基于动力学模型和关节的实际拖动速度，计算得到关节的理论力矩；

根据关节的理论力矩和其当前速度方向，确定关节的力矩约束范围；

根据力矩约束范围对关节的输出力矩进行饱和调节。

其中，根据关节的理论力矩和其当前速度方向，确定关节的力矩约束范围包括：

若理论力矩与实际拖动速度的方向同为正，则确定关节的力矩约束范围为[0，T₁]；

若理论力矩与实际拖动速度的方向同为负，则确定关节的力矩约束范围为[-T₁，0]；